Response of bioaerosol cells to photocatalytic inactivation with ZnO and TiO2 impregnated onto Perlite and Poraver carriers

•ZnO/Perlite inactivated 72% of bioaerosols in continuous gas phase. •TiO₂ triggered the highest level of cytotoxicity with 95% dead cells onto Poraver. •Inactivation mechanism occurred by membrane damage, morphological changes and lysis. •ZnO/Poraver showed null inactivation of bioaerosols. •Catalysts losses at the outlet of the photoreactor for all systems were negligible. Bioaerosols are airborne microorganisms that cause infectious sickness, respiratory and chronic health issues. They have become a latent threat, particularly in indoor environment. Photocatalysis is a promising process to inactivate completely bioaerosols from air. However, in systems treating a continuous air flow, catalysts can be partially lost in the gaseous effluent. To avoid such phenomenon, supporting materials can be used to fix catalysts. In the present work, four photocatalytic systems using Perlite or Poraver glass beads impregnated with ZnO or TiO₂ were tested. The inactivation mechanism of bioaerosols and the cytotoxic effect of the catalysts to bioaerosols were studied. The plug flow photocatalytic reactor treated a bioaerosol flow of 460×1 0⁶ cells/m³_air with a residence time of 5.7 s. Flow Cytometry (FC) was used to quantify and characterize bioaerosols in terms of dead, injured and live cells. The most efficient system was ZnO/Perlite with 72% inactivation of bioaerosols, maintaining such inactivation during 7.5 h due to the higher water retention capacity of Perlite (2.8 mL/g_Perlite) in comparison with Poraver (1.5 mL/g_Perlite). However, a global balance showed that TiO₂/Poraver system triggered the highest level of cytotoxicity to bioaerosols retained on the support after 96 h with 95% of dead cells. SEM and FC analyses showed that the mechanism of inactivation with ZnO was based on membrane damage, morphological cell changes and cell lysis; whereas only membrane damage and cell lysis were involved with TiO₂. Overall, results highlighted that photocatalytic technologies can completely inactivate bioaerosols in indoor environments.     

乡镇垃圾分类循环利用现状——以闽侯县上街镇为例

由于我国乡镇经济的迅速发展以及乡镇村民生活水平加速提高,乡镇的垃圾种类及数量趋向于城市。乡镇村民居住较为分散,垃圾分类、收集、循环利用相较于城市困难,因此推进乡镇垃圾分类循环利用迫在眉睫。本文从闽侯县上街镇展开调查,以乡镇垃圾分类、回收循环利用为关键词展开分析,并从上街镇垃圾分类循环利用模式存在的问题进行分析、总结和建议。     

4种多环芳烃对仿刺参(Apostichopus japonicus)原肠胚发育的急性毒性研究

海洋中的多环芳烃(PAHs)具有较强的生物毒性,且海洋动物早期发育阶段是对环境因素变化响应的最敏感阶段。为探究海洋多环芳烃类有机污染物对仿刺参(Apostichopus japonicus)早期发育阶段原肠胚的毒性影响,采用半静态毒性实验方法,分别考察了4种多环芳烃苯并[a]芘、3-甲基菲、惹烯及2-甲基蒽对仿刺参原肠胚的24、48、72、96 h急性毒性效应。结果表明,在10、50、100、200μg·L~(-1)暴露浓度下,随着暴露时间的延长和暴露浓度的升高,4种多环芳烃对仿刺参原肠胚产生不同程度的急性毒性效应,仿刺参原肠胚存活率与4种多环芳烃浓度之间分别存在显著的剂量-效应关系(P0.05)。苯并[a]芘对仿刺参原肠胚在24、48 h的半致死浓度(LC_(50))分别为294.4、225.64 mg·L~(-1),3-甲基菲在24、48、72、96 h的LC_(50)分别为404.5、300.7、81.4、17.6mg·L~(-1),惹烯在24、48、72 h的LC_(50)分别为243.1、230、186 mg·L~(-1),2-甲基蒽在24、48、72、96 h的LC_(50)分别244、231.6、152.6、142.9 mg·L~(-1)。4种多环芳烃的安全浓度(SC)分别为39.76、49.8、61.8、62.6μg·L~(-1),其毒性大小顺序为苯并[a]芘3-甲基菲惹烯2-甲基蒽。基于定量构效关系(QSAR)的研究结果可知多环芳烃化合物的毒性差异可能与分子结构等性质有关。该实验为深入研究多环芳烃对海洋环境的毒性效应提供了理论依据。     

不同藻密度下诺氟沙星对萼花臂尾轮虫生命表统计学参数的影响

诺氟沙星是一种被广泛使用的抗生素,但其对轮虫的毒性作用尚不清楚。为调查诺氟沙星对轮虫的毒性及其与藻密度之间的关系,以及各试验终点对诺氟沙星污染的相对敏感性,本文以萼花臂尾轮虫为受试生物,研究了不同斜生栅藻密度(1.0×10~6、2.0×10~6和4.0×10~6cells·m L~(-1))下不同浓度(0、5、20、35、50、65和80 mg·L~(-1))的诺氟沙星对其生命表统计学参数的影响。结果显示,与3个藻密度下的对照组相比,暴露于5～80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫生命期望和世代时间显著延长,净生殖率和种群内禀增长率显著提高。5 mg·L~(-1)的诺氟沙星使生命期望和世代时间的延长幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却随着藻密度的升高而减小; 5 mg·L~(-1)的诺氟沙星对净生殖率和种群内禀增长率的提高幅度随着藻密度的升高而增大,但6个处理组的平均提高幅度却在2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最小,4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下最大。1.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,诺氟沙星浓度对轮虫后代混交率无显著性影响(P0.05); 2.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5～35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低; 4.0×10~6cells·m L~(-1)的藻密度下,暴露于5、35和80 mg·L~(-1)诺氟沙星溶液中的轮虫后代混交率显著降低。当藻密度为1.0×10~6和2.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的生命期望、世代时间、净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系;当藻密度为4.0×10~6cells·m L~(-1)时,诺氟沙星浓度与轮虫的净生殖率和种群内禀增长率之间具有显著的剂量-效应关系。本研究表明,亚致死浓度的诺氟沙星促进轮虫的存活、发育、孤雌生殖和种群增长,促进作用的幅度受藻密度的显著影响。     

苦马豆素致糖基转移酶活性改变对小鼠生殖激素分泌的影响

苦马豆素是疯草主要有毒成分,抑制α-甘露糖苷酶的活性,引起N-聚糖加工过程失调。笔者课题组前期研究得出:苦马豆素致糖蛋白激素(促卵泡素和促黄体素)糖基化位点上糖链结构发生改变,引起促性腺激素功能发生改变。而苦马豆素中毒对家畜生殖激素分泌的调节机制尚不明确。苦马豆素腹腔注射对小鼠进行染毒,收集妊娠期和分娩期小鼠的血液、子宫和卵巢组织,检测糖基转移酶活性、生殖激素水平及其受体mRNA和类固醇限速酶蛋白质表达量。结果表明:在妊娠和分娩期,苦马豆素致子宫内膜固有层大量低聚糖蓄积,显著抑制N-聚糖加工过程关键糖基转移酶的活性(P0.05);染毒组小鼠血液的生殖激素包括促卵泡素(FSH)、促黄体素(LH)、雌激素(E2)和孕酮(P4)水平显著低于对照组(P0.05)。在整个妊娠周期,染毒组小鼠4种激素受体mRNA的表达量显著低于对照组(P0.05)。在妊娠后期,染毒组小鼠3-β羟基类固醇脱氢酶(3-βHSD)和芳香化酶(CYP19A1)蛋白表达量显著低于对照组(P0.05)。苦马豆素可使N-聚糖加工紊乱,引起促性腺激素分泌降低,进一步降低生殖激素受体和性类固醇激素限速酶的表达量,致使性类固醇激素分泌下降,导致生殖激素分泌紊乱,最终结果造成机体繁殖性能下降。     

电解铝企业阳极残渣、阳极残极浸出毒性鉴别及管理建议

对电解铝企业产生的阳极残渣、阳极残极浸出毒性进行了鉴别。鉴别结果表明：电解铝企业产生阳极残渣浸出液中氟化物（不含氟化钙）平均质量浓度为140 mg／L，最高达244 mg／L，且超标试样数达到《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》中相应规定，鉴别该废物属于危险废物，应按照危险废物进行管理；阳极残极浸出液中氟化物（不含氟化钙）平均质量浓度为74 mg／L，无超标试样数，该废物不属于具有氟化物浸出毒性的固体废物，建议仍按一般固体废物进行管理。     

微囊藻毒素-LR对雄性黑斑蛙精巢中CYP46A1,CYP2H2和CYP2G1 mRNA表达的影响

微囊藻毒素-LR(microcystin-LR,MC-LR)是分布最广泛和毒性最强的一种微囊藻毒素,对水生动物造成潜在的健康威胁。大量科学研究证实,动物体中的细胞色素P450酶(CYP)参与内源性物质及外源毒性物质的代谢过程。为探究两栖动物生殖器官中的CYP酶对低剂量MC-LR生殖毒效应的调节作用,选择雄性黑斑蛙(Rana nigromaculata)为受试动物,采用静态置换法和体内暴露方法,分别暴露于0、0.1、1和10μg·L~(-1)MC-LR溶液0、7和14 d;用实时荧光定量PCR方法检测精巢中CYP46A1、CYP2H2和CYP2G1的mRNA表达水平。结果表明,暴露于0.1、1和10μg·L~(-1)MC-LR 14 d后,CYP46A1在mRNA水平分别上调了1.86、1.65和1.22倍,CYP2H2在mRNA水平分别上调了4.62、1.80和1.04倍,CYP2G1的mRNA水平分别上调了2.63、2.16和1.56倍。MC-LR在1μg·L~(-1)剂量下暴露7 d后,CYP46A1、CYP2H2和CYP2G1 mRNA水平均出现显著上调。上述研究表明,微囊藻毒素对黑斑蛙精巢3种CYP基因在mRNA水平上都存在低剂量刺激效应。低剂量MC-LR能诱导黑斑蛙精巢中CYP46A1转录水平变化,促进胆固醇转化为24S-羟化胆固醇,潜在破坏雄性黑斑蛙精巢中胆固醇水平的平衡; MC-LR也能够诱导精巢中CYP2H2和CYP2G1转录水平的变化,潜在调节CYP2H2和CYP2G1转录水平,进而影响MC-LR的代谢作用。     

臭氧氧化处理页岩气钻井废水的机理与动力学

采用臭氧氧化法处理页岩气钻井废水经混凝沉淀后的出水(COD=759.63 mg/L),重点研究了废水中有机污染物的去除机理与反应动力学。实验结果表明:在废水pH为11.2、臭氧通入量为8 mg/min、反应时间为50 min的最佳工艺条件下,废水的COD去除率为42.51%;羟基自由基抑制剂CO_3~(2-)、HCO_3~-和叔丁醇的引入抑制了废水COD的臭氧氧化去除,尤其是叔丁醇的加入使COD去除率显著下降,说明废水中有机物的臭氧氧化去除过程遵循羟基自由基机理;臭氧氧化法对钻井废水中有机物的氧化去除过程符合表观二级反应动力学规律。     

兽药抗生素对生态环境的混合毒性研究进展

抗生素是环境中普遍存在的污染物,畜牧水产养殖是其主要来源之一.环境中可能同时存在多种抗生素残留,因此单一药物的毒性评价难以反映抗生素对生态环境的影响,应探究其混合物的毒性效应.本文在总结大量文献的基础上,介绍了兽用抗生素的残留现状,总结了兽用抗生素对生态环境的混合毒性研究进展,讨论了兽用抗生素残留对土壤生物和水生生物的生态毒性效应,最后对兽用抗生素的环境混合毒性研究进行了展望.     

氯化消毒过程对抗生素的降解行为及其毒性效应的影响研究进展

抗生素的大量使用导致其通过各种途径进入到污水处理厂、地表水甚至饮用水源水中.在污水处理厂二级出水排放之前以及自来水的生产和供应过程中,都必须进行氯化消毒处理以杀灭病原微生物.在此过程中,抗生素一方面可能被氯化降解,另一方面也可能转化成毒性更高的降解产物.因此,了解抗生素在氯化消毒过程中的降解行为对于明确其生态和健康风险至关重要.本文在大量文献资料调研的基础上,综述了不同种类抗生素的氯化降解行为及其影响因素,分析了抗生素氯化降解前后的毒性效应,提出了今后研究的方向.